氨吹除塔在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

張國(guó)奇，劉延安，高海陽(yáng)，張岐林，韓云峰，蒲曉龍

（陜西北元化工集團(tuán)有限公司，陜西 榆林 719319）

氨吹除塔在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

張國(guó)奇，劉延安，高海陽(yáng)，張岐林，韓云峰，蒲曉龍

（陜西北元化工集團(tuán)有限公司，陜西 榆林 719319）

介紹了氨吹除塔的結(jié)構(gòu)、性能、工作原理以及氨吹出塔在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化氨吹出塔控制指標(biāo)，得出粗鹽水除氨最佳指標(biāo)，從而保障了生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

氨吹除塔；粗鹽水；無(wú)機(jī)氨

陜西北元化工集團(tuán)有限公司化工分公司80萬(wàn)t/a離子膜燒堿項(xiàng)目于2010年10月正式投入運(yùn)行。在氯堿生產(chǎn)中無(wú)機(jī)氨作為一項(xiàng)安全指標(biāo)極為重要。無(wú)機(jī)氨主要來(lái)源于原鹽，如果原料中無(wú)機(jī)氨含量高，會(huì)直接影響精制一次鹽水質(zhì)量，進(jìn)入電解系統(tǒng)后，會(huì)產(chǎn)生三氯化氮，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三氯化氮不穩(wěn)定，遇明火易爆炸且破壞性極強(qiáng)，因此，在精制一次鹽水生產(chǎn)時(shí)必須嚴(yán)格控制系統(tǒng)中鹽水無(wú)機(jī)氨含量，粗鹽水系統(tǒng)加入次氯酸鈉來(lái)分解鹽水系統(tǒng)中的無(wú)機(jī)氨含量，使其無(wú)機(jī)氨＜0．5×10－6，達(dá)到工藝需求，保證生產(chǎn)系統(tǒng)安全高效運(yùn)行[1]。

1 氨吹除塔的結(jié)構(gòu)、性能

該公司氯堿分廠使用的氨吹除塔是無(wú)錫德氟隆制造，氨吹除塔規(guī)格為ID3 000×8 356，容積為55．2 m3，設(shè)計(jì)壓力為滿壓，設(shè)計(jì)溫度為500℃，工藝介質(zhì)為粗鹽水、空氣，筒體材質(zhì)為Q235－A，內(nèi)襯膠，氨吹除塔填料層高3 850 mm，填料為?47×19的PP梅花環(huán)，填料層容積為26．9 m3。

2 氨吹除塔的原理

粗鹽水經(jīng)粗鹽水板換熱后進(jìn)入粗鹽水高位槽，與加入的NaOH、NaClO進(jìn)行反應(yīng)，并調(diào)節(jié)好pH值后一起進(jìn)入氨吹出塔內(nèi)，氨吹出塔上部為噴淋裝置，中部為調(diào)料層，下部為固定裝置，粗鹽水進(jìn)入氨吹除塔，液體噴淋而下，經(jīng)過(guò)填料塔反應(yīng)后，由底部流出，在氨吹出塔底部安裝有風(fēng)機(jī)，填料塔內(nèi)生成的一氯胺或二氯胺由風(fēng)機(jī)從氨吹出塔頂部吹出。

當(dāng)pH值＞9，（10～11．5最佳），溫度60～69℃時(shí)生成一氯胺或二氯化氮。

NH4++OH－=NH4OH

NH4OH=NH3+H2O

NH3+ClO－=NH2Cl+OH－或 NH3+2ClO－=NHCl2+ 2OH－

而pH值＜5，溫度66～69℃時(shí)，生成三氯化氮。

NH3+3HClO=NCl3+3H2O

由此可見(jiàn)，氨吹出塔粗鹽水溫度和pH值，對(duì)除去鹽水系統(tǒng)中無(wú)機(jī)氨極為重要，直接決定氨吹出塔除氨效果。

3 氨吹除塔運(yùn)行情況

3.1 粗鹽水系統(tǒng)無(wú)機(jī)氨來(lái)源

2015年2月，該公司氯堿分廠鹽水系統(tǒng)無(wú)機(jī)氨指標(biāo)上漲明顯，2月24日精制一次鹽水無(wú)機(jī)氨一期409無(wú)機(jī)氨1．34×10－6，二期409無(wú)機(jī)氨1．18×10－6（指標(biāo)值≤1×10－6）。于是安排開(kāi)始向鹽水系統(tǒng)加次氯酸鈉降低鹽水氨含量，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

從發(fā)現(xiàn)鹽水系統(tǒng)無(wú)機(jī)氨含量超標(biāo)以來(lái)，一直給鹽水中加次鈉降低銨含量（鹽水有效氯控制在5×10－6～10×10－6，pH值10～11．5），加強(qiáng)監(jiān)控分析。2015年4月11日，一期氨吹除塔進(jìn)口鹽水無(wú)機(jī)氨4．01×10－6，二期氨進(jìn)2．04×10－6；中控分析粗鹽水無(wú)機(jī)氨一期5．27× 10－6；二期1．04×10－6（質(zhì)檢科分析鹽業(yè)公司粗鹽水無(wú)機(jī)氨含量一期5．56×10－6；二期1．98×10－6）。4月12日質(zhì)檢科分析一、二期粗鹽水無(wú)機(jī)氨分別為5．524×10－6，10．335×10－6；精制一次鹽水無(wú)機(jī)氨分別為2．67×10－6，1．02×10－6。以上數(shù)據(jù)及排查結(jié)果顯示，雖然粗鹽水系統(tǒng)自2015年2月24日開(kāi)始向鹽水系統(tǒng)中加次氯酸鈉，但是粗鹽水系統(tǒng)無(wú)機(jī)氨含量仍然上漲得不到有效控制。經(jīng)進(jìn)一步排查，2015年4月14日，協(xié)調(diào)質(zhì)檢科分析一二期進(jìn)廠原鹽無(wú)機(jī)氨含量分別為9．8× 10－6、10．29×10－6。

經(jīng)過(guò)一個(gè)月的努力排查發(fā)現(xiàn)，造成鹽水系統(tǒng)無(wú)機(jī)氨主要原因?yàn)檫M(jìn)廠原料。

3.2 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析總結(jié)

根據(jù)2015年3月、4月氨吹除塔運(yùn)行情況，收集4月11日至4月18日氨吹除塔運(yùn)行指標(biāo)，溫度、鹽水pH值、氨進(jìn)無(wú)機(jī)氨、氨出無(wú)機(jī)氨、有效氯、風(fēng)機(jī)壓力數(shù)據(jù)情況見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

表1中除氨效果數(shù)據(jù)為氨進(jìn)減去氨出所得，即氨吹除塔進(jìn)口粗鹽水所含無(wú)機(jī)氨減去氨吹除塔出口粗鹽水所含無(wú)機(jī)氨。上表數(shù)據(jù)溫度、鹽水pH值及風(fēng)機(jī)壓力幾乎不變，假設(shè)為恒定值，以粗鹽水有效氯（粗鹽水次氯酸鈉加入量）和除氨效果（氨吹出塔出口無(wú)機(jī)氨）做曲線，見(jiàn)圖1。

圖1 游離氯控制與無(wú)機(jī)氨對(duì)比

以上數(shù)據(jù)中粗鹽水溫度60～62℃、pH值10．1～10．6、風(fēng)機(jī)壓力2．5 kPa，3個(gè)因素視為不變因素，由上圖1可知，粗鹽水系統(tǒng)有效氯加入越大，除氨效果越好。但是如果粗鹽水系統(tǒng)有效氯加入量大到一定程度，會(huì)給后續(xù)精鹽水處理過(guò)程中帶來(lái)一定影響。如精制鹽水3#折流槽亞鈉量消耗加大，增加生產(chǎn)成本，而且在二次鹽水加入鹽酸時(shí)會(huì)產(chǎn)生游離氯，對(duì)樹(shù)脂塔安全穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)帶來(lái)威脅。

3 控制無(wú)機(jī)氨應(yīng)急具體措施

無(wú)機(jī)氨含量在鹽水系統(tǒng)中控制指標(biāo)為小于1 mg/L。若無(wú)機(jī)氨超標(biāo)，在電解過(guò)程中會(huì)在氯氣系統(tǒng)或液氯中產(chǎn)生三氯化氮并不斷富集，其含量會(huì)逐漸升高，操作不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)爆炸的危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅著系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為了進(jìn)一步查找其產(chǎn)生的根源，降低無(wú)機(jī)氨含量，在日常生產(chǎn)管理中需落實(shí)好跟蹤分析監(jiān)控措施。

（1）一次鹽水工序一、二期氨吹除塔進(jìn)口、出口鹽水中無(wú)機(jī)氨含量每天早班分析1次；

（2）一次鹽水工序氨吹除塔鹽水進(jìn)口溫度嚴(yán)格控制在60～70℃；

（3）一次鹽水工序氨吹除塔出口鹽水中游離氯控制在5～10 mg/L，pH值控制在10～11．5，要求每班分析4次；

（4）一次鹽水工序V－409精鹽水中無(wú)機(jī)氨每3天分析1次（早班）；

（5）保證氨吹除塔阻火器正常投用，并且根據(jù)運(yùn)行情況定期清理阻火器。同時(shí)，禁止在一次鹽水主廠房四樓室外平臺(tái)、預(yù)處理器A頂部動(dòng)火；

（6）氯處理工段液下泵三氯化氮含量每3天分析1次（早班），排污頻次每周1次。

直至目前北元化工集團(tuán)有限公司化工分公司氯堿分廠鹽水系統(tǒng)無(wú)機(jī)氨指標(biāo)控制穩(wěn)定，均在指標(biāo)范圍之內(nèi)（精制一次鹽水鹽水無(wú)機(jī)氨＜1×10－6），為氯堿生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

［1］楊麗君．加強(qiáng)氯堿生產(chǎn)中對(duì)三氯化氮的安全控制．中國(guó)氯堿，1999，11．

Application of ammonia blowing tower in chlor alkali production

ZHANG Guo-qi，LIU Yan-an，GAO Hai-yang，ZHANG Qi-lin，HAN Yun-feng，PU Xiao-long
（Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co．Ltd．chemical branch，Shaanxi Yulin 719319）

This paper mainly introduces the ammonia except for the tower structure，performance，working principle and ammonia blow out tower in chlor alkali production application．Through the optimizing the ammonia stripping tower control index，obtained crude brine ammonia removal is the best indicator，so as to ensure the safe and stable operation of production system．

ammonia blowing tower；crude brine；inorganic ammonia

TQ028．3+8

B

1009－1785(2016)12－0028－02

2016－05－31